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CN114934847A - 一种天然气船用发动机瞬态燃料控制方法 - Google Patents

一种天然气船用发动机瞬态燃料控制方法 Download PDF

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CN114934847A
CN114934847A CN202210437489.3A CN202210437489A CN114934847A CN 114934847 A CN114934847 A CN 114934847A CN 202210437489 A CN202210437489 A CN 202210437489A CN 114934847 A CN114934847 A CN 114934847A
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CN
China
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lambda
tgt
transient
natural gas
fuel
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CN202210437489.3A
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English (en)
Inventor
李庆飞
莫员
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Guangxi Yuchai Marine and Genset Power Co Ltd
Original Assignee
Guangxi Yuchai Marine and Genset Power Co Ltd
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Publication date
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Abstract

本申请涉及发动机领域，公开了一种天然气船用发动机瞬态燃料控制方法，包括：提取节气门开度的变化率和进气压力的变化率来判断；若大于设定阈值，判定为加速；进入瞬态加速，加浓目标空燃比，按变化率的大小等比例进行加浓量和维持时间，同时配合点火角度进行调节，并退出；其技术要点为，通过提取节气门开度的变化率和进气压力的变化率来判断是否加速，可实现提升加速响应性，在配合点火角度进行调节后，以一定斜率退出，从而达到控制排放的技术效果，解决了传统技术中响应性差和加速慢的问题。

Description

一种天然气船用发动机瞬态燃料控制方法
技术领域
本发明属于发动机领域，具体是一种天然气船用发动机瞬态燃料控制方法。
背景技术
目前，发动机既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器 (如：汽油发动机、航空发动机)；其种类包括如内燃机(汽油发动机等)、外燃机(斯特林发动机、蒸汽机等)、燃气轮机(赛车)、电动机等；使用发动机的同时需要大力推动天然气与多种能源融合发展，支持车船用液化天然气作为燃料；天然气作为一种清洁能源，碳排放比柴油降低20％以上，天然气发动机在节能减排方面明显比柴油发动机有优势；
随着天然气发动机在船用市场的推广与应用，较传统的柴油机相比，其存在的主要不足为：响应性差以及加速慢。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种天然气船用发动机瞬态燃料控制方法，该方法可以提升天然气发动机的加速响应性，并控制好排放，降低气耗，解决现有背景技术中提到的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种天然气船用发动机瞬态燃料控制方法，包括：
提取节气门开度的变化率和进气压力的变化率来判断；
若大于设定阈值，判定为加速；进入瞬态加速，加浓目标空燃比，按变化率的大小等比例进行加浓量和维持时间，同时配合点火角度进行调节，并退出；
若小于设定阈值，判定为减速；进入瞬态减速，减稀目标空燃比，按变化率的大小等比例进行减稀量和维持时间，同时配合点火角度进行调节，并退出。
进一步的，使用该方法需要使用到若干传感器和控制器，其中，
若干传感器包含进气管压力传感器和节气门位置传感器，控制器包含燃料喷射阀和点火控制系统。
通过采用上述技术方案：。
进一步的，进气管压力传感器用于采集进气总管上的压力计为MAP；
其变化率计为MAPdt。
通过采用上述技术方案：。
进一步的，节气门位置传感器用于采集节气门位置计为TPS；
节气门变化率计为TPSdt。
通过采用上述技术方案：。
进一步的，燃料喷射阀用于控制天然气的供应量，
该天然气供应量受目标空燃比影响lambda_tgt，lambda_tgt越大则燃料供应量减小，混合气减稀；反之，lambda_tgt越小则燃料供应量越大，混合气加浓。
通过采用上述技术方案：。
进一步的，点火控制系统用于对发动机气缸内的混合气进行点火，
该控制系统包含、点火控制和燃料控制，分别通过导线依次连接的火花塞、点火线圈、控制器、点火开关以及蓄电池和混合器、燃气喷射阀、控制器以及蓄电池，点火线圈和燃气喷射阀通过设置控制器操控。
通过采用上述技术方案：。
进一步的，当MAPdt＞加浓阈值MAPdt1，且TPSdt＞加浓阈值TPSdt1，
则进入瞬态加浓状态，该状态维持时间T1；此时目标空燃比lambda_tgt 按照MAP以及MAPdt数值大小，按照等比例(也可根据需要设定为一定比例) 减小△lambda_tgt，瞬态目标lambda_tgt1＝lambda_tgt-△lambda_tgt，并按照T2时间由稳态lambda_tgt变化到lambda_tgt1，然后再按时间T3缓慢退出，最后恢复成稳态的lambda_tgt，其中：T1＝T2+T3；其中，
在进入到瞬态加浓状态后，点火角度SPK也进行推迟或提前。
进一步的，当MAPdt＜减稀阈值MAPdt2且TPSdt＜减稀阈值TPSdt2，
则进入瞬态减稀状态，该状态维持时间T1；此时目标空燃比lambda_tgt 按照MAP以及MAPdt数值大小，按照等比例(也可根据需要设定为一定比例) 加大△lambda_tgt，瞬态目标lambda_tgt1＝lambda_tgt+△lambda_tgt，并按照T2时间由稳态lambda_tgt变化到lambda_tgt1，然后再按时间T3缓慢退出，最后恢复成稳态的lambda_tgt，其中：T1＝T2+T3；其中，
在进入到瞬态减稀状态后，点火角度SPK也进行推迟或者提前。
(三)综上所述,本发明包括以下至少一种有益技术效果:
本发明通过提取节气门开度的变化率和进气压力的变化率来判断是否加速，可实现提升加速响应性，在配合点火角度进行调节后，以一定斜率退出，从而达到控制排放的技术效果，解决了传统技术中响应性差和加速慢的问题。
附图说明
图1是本发明的点火控制系统结构框图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
实施例：
本实施例给出控制方法的具体步骤，一种天然气船用发动机瞬态燃料控制方法，包括：加速，提取节气门开度的变化率和进气压力的变化率来判断，大于某阈值，判定为加速；进入瞬态加速，加浓(减小)目标空燃比，按变化率的大小等比例进行加浓量和维持时间，同时配合点火角度进行调节，并以一定斜率退出。进入瞬态减速，减稀(加大)目标空燃比，按变化率的大小等比例进行减稀量和维持时间，同时配合点火角度进行调节，并以一定斜率退出。
具体使用到器件为：若干传感器和控制器，其中，
若干传感器包含进气管压力传感器和节气门位置传感器，所述控制器包含燃料喷射阀和点火控制系统。
具体为：进气管压力传感器采集进气总管上的压力计为MAP；其变化率计为MAPdt。
节气门位置传感器采集节气门位置计为TPS；节气门变化率计为TPSdt。
燃料喷射阀则直接控制天然气的供应量，天然气供应量受目标空燃比影响lambda_tgt，lambda_tgt越大则燃料供应量减小，混合气减稀；反之， lambda_tgt越小则燃料供应量越大，混合气加浓；
参照图1可以看出整个点火控制系统、燃料控制系统在连接电路状态下的流程图，点火控制系统用于对发动机气缸内的混合气进行点火，
该控制系统包含点火控制和燃料控制，分别通过导线依次连接的火花塞、点火线圈、控制器、点火开关以及蓄电池和混合器、燃气喷射阀、控制器以及蓄电池，点火线圈和燃气喷射阀通过设置控制器操控；
具体的步骤为：
当MAPdt＞加浓阈值MAPdt1，且TPSdt＞加浓阈值TPSdt1，则进入瞬态加浓状态，该状态维持时间T1；此时目标空燃比lambda_tgt按照MAP以及 MAPdt数值大小，按照一定比例(也可根据需要设定为一定比例)减小△lambda_tgt，瞬态目标lambda_tgt1＝lambda_tgt-△lambda_tgt，并按照 T2时间由稳态lambda_tgt变化到lambda_tgt1，然后再按时间T3缓慢退出，最后恢复成稳态的lambda_tgt，其中T1＝T2+T3。
同时，点火角度SPK也进行一定量的推迟或者提前，以保证加速的顺利完成。反之，
当MAPdt＜减稀阈值MAPdt2且TPSdt＜减稀阈值TPSdt2，则进入瞬态减稀状态，该状态维持时间T1；此时目标空燃比lambda_tgt按照MAP以及MAPdt 数值大小，按照一定比例(也可根据需要设定为一定比例)加大△lambda_tgt，瞬态目标lambda_tgt1＝lambda_tgt+△lambda_tgt，并按照T2时间由稳态 lambda_tgt变化到lambda_tgt1，然后再按时间T3缓慢退出，最后恢复成稳态的lambda_tgt，其中T1＝T2+T3。
同时，点火角度SPK也进行一定量的推迟或者提前，以保证减速的顺利完成。
通过采用上述技术方案：
本发明通过提取节气门开度的变化率和进气压力的变化率来判断是否加速，可实现提升加速响应性，在配合点火角度进行调节后，以一定斜率退出，从而达到控制排放的技术效果，解决了传统技术中响应性差和加速慢的问题。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种天然气船用发动机瞬态燃料控制方法，其特征在于，包括：
提取节气门开度的变化率和进气压力的变化率来判断；
若大于设定阈值，判定为加速；进入瞬态加速，加浓目标空燃比，按变化率的大小等比例进行加浓量和维持时间，同时配合点火角度进行调节，并退出；
若小于设定阈值，判定为减速；进入瞬态减速，减稀目标空燃比，按变化率的大小等比例进行减稀量和维持时间，同时配合点火角度进行调节，并退出。
2.如权利要求1所述的一种天然气船用发动机瞬态燃料控制方法，其特征在于：
使用该方法需要使用到若干传感器和控制器，其中，
若干传感器包含进气管压力传感器和节气门位置传感器，所述控制器包含燃料喷射阀和点火控制系统。
3.如权利要求2所述的一种天然气船用发动机瞬态燃料控制方法，其特征在于：所述进气管压力传感器用于采集进气总管上的压力计为MAP；
其变化率计为MAPdt。
4.如权利要求1所述的一种天然气船用发动机瞬态燃料控制方法，其特征在于：所述节气门位置传感器用于采集节气门位置计为TPS；
节气门变化率计为TPSdt。
5.如权利要求1所述的一种天然气船用发动机瞬态燃料控制方法，其特征在于：所述燃料喷射阀用于控制天然气的供应量，
该天然气供应量受目标空燃比影响lambda_tgt，lambda_tgt越大则燃料供应量减小，混合气减稀；反之，lambda_tgt越小则燃料供应量越大，混合气加浓。
6.如权利要求1所述的一种天然气船用发动机瞬态燃料控制方法，其特征在于：所述点火控制系统用于对发动机气缸内的混合气进行点火，
该控制系统包含点火控制和燃料控制，分别通过导线依次连接的火花塞、点火线圈、控制器、点火开关以及蓄电池和混合器、燃气喷射阀、控制器以及蓄电池，点火线圈和燃气喷射阀通过设置控制器操控。
7.如权利要求3-5任一所述的一种天然气船用发动机瞬态燃料控制方法，其特征在于：当MAPdt＞加浓阈值MAPdt1，且TPSdt＞加浓阈值TPSdt1，
则进入瞬态加浓状态，该状态维持时间T1；此时目标空燃比lambda_tgt按照MAP以及MAPdt数值大小，按照等比例减小△lambda_tgt，瞬态目标lambda_tgt1＝lambda_tgt-△lambda_tgt，并按照T2时间由稳态lambda_tgt变化到lambda_tgt1，然后再按时间T3缓慢退出，最后恢复成稳态的lambda_tgt，其中：T1＝T2+T3。
8.如权利要求7所述的一种天然气船用发动机瞬态燃料控制方法，其特征在于：在进入到所述瞬态加浓状态后，点火角度SPK也进行推迟或提前。
9.如权利要求3-5任一所述的一种天然气船用发动机瞬态燃料控制方法，其特征在于：当MAPdt＜减稀阈值MAPdt2且TPSdt＜减稀阈值TPSdt2，
则进入瞬态减稀状态，该状态维持时间T1；此时目标空燃比lambda_tgt按照MAP以及MAPdt数值大小，按照等比例加大△lambda_tgt，瞬态目标lambda_tgt1＝lambda_tgt+△lambda_tgt，并按照T2时间由稳态lambda_tgt变化到lambda_tgt1，然后再按时间T3缓慢退出，最后恢复成稳态的lambda_tgt，其中：T1＝T2+T3。
10.如权利要求9所述的一种天然气船用发动机瞬态燃料控制方法，其特征在于：在进入到所述瞬态减稀状态后，点火角度SPK也进行推迟或者提前。
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